分子马达在金属 有机骨架中一致运行

为了有效地利用分子马达，它们需要能够一致地操作。然而，将数十亿这些纳米尺寸的电动机集成到一个系统中，并使它们一致运行已被证明是一个相当大的挑战。格罗宁根大学的有机化学家现已成功地将众多单向光驱动旋转电机集成到金属有机框架(具有3D笼状结构的固体材料)中。

光驱动旋转分子马达最初是由格罗宁根大学的有机化学家Ben Feringa创造的。Feringa教授和另外两人分享了2016年诺贝尔化学奖这一发现。各种类型的纳米级分子马达的组已经附着到表面上并且结合到凝胶，液晶和肌肉样纤维中，在那里它们可以通过协同作用在宏观尺度上进行工作。然而，到目前为止，用三维固态材料制造这些电机的有序阵列仍然是我们无法掌握的。

水晶

由Ben Feringa，Sander Wezenberg助理教授和Wesley Browne教授领导的格罗宁根大学的科学家团队接受了这一挑战。他们现在已经生产出一个工作系统，每个立方厘米包含3 x 1020(三个后跟二十个零)光驱动单向旋转电机，它们全部一致运行。

科学家们将这些发动机安置在金属有机框架(MOFs)中，这是一种分子笼，由金属制成，具有互连的有机分子“支柱”。这些分子笼的有序3D堆栈形成晶体。一旦他们培养了这些晶体，研究小组就用一种称为溶剂辅助接头交换的过程用运动分子取代了垂直支柱。不可能在较早阶段插入电动机，因为它们不能承受合成MOF所需的条件。

支柱

分子马达的定子部件用作保持架的支柱，而转子部件在保持架内保持自由。保持架设计得足够大，使电动机可以自由运行，不受阻碍。电机本身通过用紫外光照射晶体来供电。对这些系统的测试表明，电动机主要朝向相同的方向，并且它们的旋转速度与液体中的速度相似。该团队很高兴，因为其他团体先前尝试将轮烷(另一种分子机器)纳入MOFs表明这些电机无法自由运行。

因此，现在可以制造“电动MOF”，其中大量分子马达密集地堆积在一起以产生宏观晶体。理论上，这样的晶体可用于控制气体的扩散，或者它们可以在微流体系统中用作光动力泵。另一个潜在的应用是向机动MOF供给材料，然后在再次抽出之前在笼内反应。但是，在任何这些应用程序成为现实之前，还需要进行更多的研究。例如，一个潜在的问题是通过保持架的材料可能干扰电动机的运行，导致系统堵塞。然而，教授提出的系统。